Çip miqyaslı lazerlər və optik gücləndiricilər də daxil olmaqla milyonlarla kvant nöqtələrindən parlaq işığı tutan qurğular laboratoriya təcrübələrindən kommersiya məhsullarına keçidi təmin etdi. Lakin daha yeni kvant nöqtəli cihazların bazara çıxması daha yavaş oldu, çünki onlar ayrı-ayrı nöqtələr və yayılan radiasiyanı çıxaran və istiqamətləndirən miniatür optika arasında qeyri-adi dərəcədə dəqiq uyğunlaşma tələb edir.

Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun (NIST) tədqiqatçıları və onların həmkarları indi optik mikroskoplar üçün kvant nöqtələrinin fotonik komponentin mərkəzi ilə 10-20 nanometr (təxminən bir) xəta daxilində hizalanmasına imkan verən standartlar və kalibrləmələr işləyib hazırlamışlar. -kağız vərəqinin mində qalınlığı).

Bu cür uyğunlaşma kvant məlumatlarını saxlamaq və ötürmək üçün kvant nöqtələri tərəfindən yayılan radiasiyadan istifadə edən çip miqyaslı cihazlar üçün vacibdir. Tədqiqat Optica Quantum jurnalında dərc olunub .

NIST tədqiqatçıları ilk dəfə olaraq optik mikroskopdan bütün təsvir üzrə bu dəqiqlik səviyyəsinə nail olub, onlara bir çox fərdi kvant nöqtələrinin mövqelərini düzəltməyə imkan verib. Tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış model proqnozlaşdırır ki, mikroskoplar yeni standartlardan istifadə edilməklə kalibrlənərsə, yüksək məhsuldar cihazların sayı yüz dəfəyə qədər arta bilər.

Bu yeni qabiliyyət tədqiqat laboratoriyalarından yavaş-yavaş yaranan kvant informasiya texnologiyalarının daha etibarlı şəkildə öyrənilməsinə və səmərəli şəkildə kommersiya məhsullarına çevrilməsinə imkan verə bilər .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=780081655&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&lmt=1711911940&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-03-method-accurately-center-quantum-dots.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTIzLjAuNjMxMi44NiIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTIzLjAuNjMxMi44NiJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyMy4wLjYzMTIuODYiXV0sMF0.&dt=1711911880960&bpp=5&bdt=671&idt=1032&shv=r20240327&mjsv=m202403250101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D5d346f5e5cc96c83%3AT%3D1711816817%3ART%3D1711911823%3AS%3DALNI_MZdbuKX3JkLTYIASzwYTqXQsnfO5g&gpic=UID%3D00000d8601a1b778%3AT%3D1711816817%3ART%3D1711911823%3AS%3DALNI_MaQelh7liNnsBkMosJkThXBNbKuJw&eo_id_str=ID%3D3c61c6284063652a%3AT%3D1711816817%3ART%3D1711911823%3AS%3DAA-AfjZTZ5YTcMfFebI4RXZlGycf&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3696010335941&frm=20&pv=1&ga_vid=1802142616.1711809852&ga_sid=1711911882&ga_hid=1584124833&ga_fc=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=1829&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C31081575%2C42531705%2C95322195%2C95321867%2C95328825%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=95406995603670&tmod=751381899&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fweekly-news%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=59320

Metodlarını inkişaf etdirərkən, Craig Copeland, Samuel Stavis və onların əməkdaşları, o cümlədən NIST və Merilend Universiteti arasında tədqiqat tərəfdaşlığı olan Birgə Kvant İnstitutundan (JQI) həmkarları, Beynəlxalq Vahidlər Sistemində izlənilə bilən standartlar və kalibrləmələr yaratdılar. (SI) kvant nöqtələrinin düzülməsinə rəhbərlik etmək üçün istifadə edilən optik mikroskoplar üçün.

“Kvant nöqtəsini tapmaq və onun üzərinə fotonik komponent yerləşdirmək kimi sadə görünən ideya çətin bir ölçmə problemi kimi ortaya çıxır” dedi Kouplend.

Tipik bir ölçmədə tədqiqatçılar yarımkeçirici materialın səthində təsadüfi yerlərdə yerləşən fərdi kvant nöqtələrinin yerini tapmaq üçün optik mikroskopdan istifadə etdikdə səhvlər yığılmağa başlayır. Tədqiqatçılar kvant nöqtələrinin işlədiyi ultrasoyuq temperaturda yarımkeçirici materialların büzülməsinə məhəl qoymurlarsa, səhvlər daha da böyüyür.

Məsələləri daha da çətinləşdirən bu ölçmə səhvləri, tədqiqatçıların kalibrləmə standartlarını hazırlamaq üçün istifadə etdikləri istehsal prosesindəki qeyri-dəqiqliklərlə birləşir ki, bu da fotonik komponentlərin yerləşdirilməsinə təsir göstərir.

Tədqiqatçıların 18 Martda Optica Quantum-da onlayn olaraq dərc etdikləri məqalədə təsvir etdikləri NIST metodu əvvəllər diqqətdən kənarda qalan bu cür səhvləri müəyyən edir və düzəldir.

NIST komandası optik mikroskopları kalibrləmək üçün iki növ izlənilə bilən standart yaratdı – əvvəlcə otaq temperaturunda istehsal prosesini təhlil etmək üçün, sonra isə kvant nöqtələrinin yerini ölçmək üçün kriogen temperaturda . Onların əvvəlki işlərinə əsaslanaraq , otaq temperaturu standartı bir metal filmdə müəyyən məsafədə yerləşən bir sıra nanoölçülü dəliklərdən ibarət idi.

Tədqiqatçılar daha sonra atom qüvvəsi mikroskopu ilə dəliklərin faktiki mövqelərini ölçdülər və mövqelərin SI-də izlənilə biləcəyini təmin etdilər. Tədqiqatçılar optik mikroskopla görünən dəliklərin görünən mövqelərini faktiki mövqelərlə müqayisə edərək, optik mikroskopun böyütmə kalibrləməsi və təsvirin təhrifindən yaranan səhvləri qiymətləndirdilər. Kalibrlənmiş optik mikroskop daha sonra tədqiqatçıların hazırladıqları digər standartları sürətlə ölçmək üçün istifadə oluna bilər ki, bu da prosesin dəqiqliyi və dəyişkənliyinin statistik təhlilini aparmağa imkan verir.

Məqalənin həmmüəllifi, NIST tədqiqatçısı Adam Pintar, “Yaxşı statistika izləmə zəncirindəki hər bir əlaqə üçün vacibdir” dedi.

Metodlarını aşağı temperaturlara qədər genişləndirən tədqiqat qrupu kvant nöqtələrini göstərmək üçün ultrasoyuq optik mikroskopu kalibrlədi. Bu kalibrləməni yerinə yetirmək üçün komanda yeni mikroskop standartı yaratdı – silikon vafli üzərində hazırlanmış bir sıra sütunlar. Alimlər silikonla işləyiblər, çünki materialın aşağı temperaturda büzülməsi dəqiq ölçülüb.

Tədqiqatçılar kriogen optik mikroskopların böyüdülməsinin kalibrlənməsi zamanı bir sıra tələlər aşkar ediblər ki, onlar otaq temperaturunda işləyən mikroskoplardan daha pis görüntü təhrifinə malikdirlər. Bu optik çatışmazlıqlar düz xətlərin təsvirlərini kalibrləmənin effektiv şəkildə düzəldəcək buruqlu əyrilərə bükür. Əgər düzəldilməzsə, təsvirin təhrifi kvant nöqtələrinin mövqeyini təyin etməkdə və hədəflər, dalğa bələdçiləri və ya digər işığa nəzarət edən cihazlar daxilində nöqtələrin hizalanmasında böyük səhvlərə səbəb olur.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=2996406042&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&lmt=1711911960&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-03-method-accurately-center-quantum-dots.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTIzLjAuNjMxMi44NiIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTIzLjAuNjMxMi44NiJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyMy4wLjYzMTIuODYiXV0sMF0.&dt=1711911880965&bpp=4&bdt=676&idt=1036&shv=r20240327&mjsv=m202403250101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D5d346f5e5cc96c83%3AT%3D1711816817%3ART%3D1711911823%3AS%3DALNI_MZdbuKX3JkLTYIASzwYTqXQsnfO5g&gpic=UID%3D00000d8601a1b778%3AT%3D1711816817%3ART%3D1711911823%3AS%3DALNI_MaQelh7liNnsBkMosJkThXBNbKuJw&eo_id_str=ID%3D3c61c6284063652a%3AT%3D1711816817%3ART%3D1711911823%3AS%3DAA-AfjZTZ5YTcMfFebI4RXZlGycf&prev_fmts=0x0%2C540x135%2C1005x124&nras=2&correlator=3696010335941&frm=20&pv=1&ga_vid=1802142616.1711809852&ga_sid=1711911882&ga_hid=1584124833&ga_fc=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=4141&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=1225&eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C31081575%2C42531705%2C95322195%2C95321867%2C95328825%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=95406995603670&tmod=751381899&uas=3&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fweekly-news%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C1440%2C860%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=79950

Məqalənin həmmüəllifi, NIST tədqiqatçısı Marcelo Davanco deyir: “Bu səhvlər, ehtimal ki, tədqiqatçılara proqnozlaşdırıldığı kimi işləyən qurğular hazırlamağa mane olub”.

Tədqiqatçılar kvant nöqtələrinin çip miqyaslı fotonik komponentlərlə inteqrasiyasında ölçmə və istehsal xətalarının ətraflı modelini işləyib hazırladılar. Onlar bu səhvlərin kvant-nöqtəli cihazların nəzərdə tutulduğu kimi işləmək qabiliyyətini necə məhdudlaşdırdığını öyrənərək yüz dəfə təkmilləşmə potensialını tapdılar.

Stavis qeyd etdi: “Tədqiqatçı yüz cihazdan biri ilk sınaq üçün işləsə, xoşbəxt ola bilər, lakin istehsalçının işləməsi üçün yüz cihazdan doxsan doqquzu lazım ola bilər”. “Bizim işimiz bu laboratoriyadan fab keçidində bir sıçrayışdır.”

Kvant-nöqtəli cihazlardan başqa, NIST-də inkişaf etdirilən izlənilə bilən standartlar və kalibrləmələr beyin hüceyrələrinin təsviri və neyron əlaqələrin xəritələşdirilməsi kimi optik mikroskopiyanın digər tələbkar tətbiqlərində dəqiqliyi və etibarlılığı artıra bilər.

Bu cəhdlər üçün tədqiqatçılar həm də bütün mikroskop görüntüsündə tədqiq olunan obyektlərin dəqiq mövqelərini müəyyən etməyə çalışırlar. Bundan əlavə, alimlər kvant nöqtəli cihazlar üçün olduğu kimi, müxtəlif temperaturlarda müxtəlif alətlərdən mövqe məlumatlarını əlaqələndirməli ola bilər.

Ətraflı məlumat: Craig R. Copeland et al, Traceable localization kvant emitentlərinin və fotonik strukturların yüksək məhsuldarlıqla dəqiq inteqrasiyasına imkan verir, Optica Quantum (2024). DOI: 10.1364/OPTICAQ.502464

Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir